水文地质学基础 第九章地下水的动态与均衡

绪论(1)水文地质学的研究任务是什么?本课程是煤及煤层气工程专业/岩土工程专业的专业基础课，主要任务是为后续的专业课奠定有关现代水文地质学的基本概念、基本原理。

通过该课程的学习，学生能够正确理解水文地质学的基本概念、基本原理，在此基础上能够初步掌握解决工程/煤田水文地质问题的分析方法与思路。

(2)地下水的主要功能包括哪些?>>宝贵的资源①理想的供水水源②重要的矿水资源③良好的景观资源>>敏感的环境因子地下水是极其重要的环境因子。

地下水的变化往往会打破原有的环境平衡状态，使环境发生变化。

(人类活动主要通过三种方式干扰地下水，造成一系列不良后果(图14-1)：①过量开发与排除地下水→地下水位下降→地表径流衰减、沼泽湿地消失、土地沙化、海(咸)水入侵等；②过量补充地下水→地下水位升高→土地的次生盐渍化、次生沼泽化；③地下水位下降导致的粘土压密释水释放有害离子、化肥农药的不适当使用、废弃物的无序排放──地下水恶化、污染；④地下水位的变动会破坏其与周围岩土构成的统一的力学平衡，而产生某种效应──地面沉降与地裂缝、岩溶塌陷、地下洞室垮塌或突水、滑坡、岩崩、水库诱发地震、渗透变形。

) >>活跃的地质营力地下水的主要作用是传递应力、传输热量和化学组分、侵蚀(化学溶蚀、机械磨蚀和冲蚀)等。

>>重要的信息载体由于地下水是应力传递者，同时又是在流动，所以地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息，如找矿、地震预报、地质演变。

(3)试分析我国地下水分区的特点，并探讨分区的自然背景。

略。

第一章地球上的水及其循环(1)试比较水文循环与地质循环。

水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环：>>水文循环通常发生于地球浅层圈中，是H2O分子态水的转换、更替较快；水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显着，与人类的生存环境有直接的密切联系；水文循环是水文学与水文地质学研究的重点。

第六章地下水动态与均衡的研究 (1)§1 地下水动态和均衡的概念 (1)§2 研究地下水动态与均衡的意义 (1)§3 地下水动态和均衡研究的基本任务 (2)§4 地下水动态与均衡的监测项目 (3)§5 地下水动态的成因类型及主要特征 (5)§6 地下水均衡要素的测定方法 (6)思考题 (14)第六章地下水动态与均衡的研究§1 地下水动态和均衡的概念地下水资源和其它矿产资源的最主要区别是，其量和质总是随着时间而不停地变化着。

所谓地下水动态即是指表征地下水数量与质量的各种要素（如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等）随时间而变化的规律。

其变化规律可以是周期性的变化，也可以是趋势性的变化。

变化的周期可以是昼夜的（如月球引力导致的固体潮），也可以是季节性的或者是多年的。

其变化的速率，在天然状态下一般具较明显的周期性，或具极为缓慢的趋势性。

在人为因素（开采或排除）的影响下，其变化率可大大加强。

这种迅速的变化，可能对地下水本身和环境带来严重的后果。

地下水的质与量之所以变化，主要是由于水量和溶质成分在补充和消耗上的不平衡所造成的。

所谓地下水均衡，就是指这种在一定范围、一定时间内，地下水水量、溶质含量及热量等的补充（流入）与消耗（流出）量之间的数量关系。

当补充与消耗量相等时，地下水（量与质）处于均衡状态；当补充量小于消耗量时，地下水处于负均衡状态；当补充量大于消耗量时，地下水处于正均衡状态。

地下水在天然条件下，一般多处于均衡状态；在人为活动影响下，则可能出现负均衡或正均衡状态。

从上述概念可知，地下水动态与均衡之间存在着互为因果的紧密联系。

地下水均衡是导致动态变化的实质，即导致动态变化的原因；而地下水动态则是地下水均衡的外部表现，即动态变化的方向与幅度是由均衡的性质和数量所决定的。

§2 研究地下水动态与均衡的意义研究地下水动态与均衡，对于认识区域水文地质条件、水量和水质评价，以及水资源的合理开发与管理，都具有非常重要的意义。

F.考研-水文地质学基础（9-10）第九章地下水的动态与均衡一、名词解释1．地下水动态：在于环境相互作用下，含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温）随时间的变化。

2．地下水均衡：某一时间段内某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况。

3．均衡区：进行均衡计算所选定的区域。

4．均衡期：进行均衡计算的时间段。

5．正均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的收入大于支出，表现为地下水储存量（或盐储量、热储量）增加。

6．负均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的支出大于收入，表现为地下水的储存量（或盐储量、热储量）减少。

二、填空1．表征地下水动态要素有水位、水量、水化学成分、水温。

2．地下水要素之所以随时间发生变动，是含水层水量、盐量、热量、能量收支不平衡的结果。

3．降水的数量及其时间分布，影响潜水的补给，从而使潜水含水层水量增加，水位抬升，水质变淡。

4．气温、湿度、风速等影响着潜水的蒸发，使潜水水量变少，水位降低，水质变咸。

5．潜水动态受季节影响明显，雨季补给量大于排泄量，潜水位上升，旱季补给量小于排泄量，潜水位下降。

6．潜水动态可分为蒸发型、径流型及弱径流型三种类型。

7．陆地上某一地区地下水量收入项一般包括大气降水量、地表水流入量、地下水流入量、水汽凝结量。

8．陆地上某一地区地下水量支出项一般包括表水流出量、地下水流出量、蒸发量。

三、判断题1．地下水位之所以随时间发生变动，是含水层水量收支不平衡的结果。

（√ ）2．潜水位的真变化是指并不反映潜水水量增减的潜水位变化。

（× ）3．潜水位的伪变化是指潜水位变动伴随着相应的潜水储存量的变化。

（× ）4．地表水体补给地下水而引起地下水位抬升时，随着远离河流，水位变幅增大。

（× ）5．当潜水的储存量变化相同时，给水度愈小，水位变幅便愈大。

（√ ）6．河水引起潜水位变动时，含水层的透水性愈好，厚度愈大，含水层的给水度愈小，则波及范围愈远。

内蒙古工程学校公开课《水文地质学基础》教案班级：矿产地质2006－5班教师：王宁辉时间：二OO七年十一月二十六号第九章地下水动态与均衡教学课题：§9－2 地下水均衡教学目的：1、知识目标：（1）掌握水均衡方程式的书写方式。

（2）掌握水均衡方程式中各个符号的含义。

2、能力目标：（1）会写出不同条件、不同地段的天然状态下的水均衡方程式。

（2）会分析人为因素对地下水均衡的影响。

3、德育目标：（1）培养学生独立分析问题、解决问题的能力。

（2）加强学生的逻辑思维能力。

（3）培养学生理论与实际联系分析问题的能力。

教学重点：掌握天然状态下水均衡方程式的书写，并能够准确的分析出人为因素对地下水均衡的影响。

教学难点：1、水均衡方程式的书写。

2、分析外界环境影响下地下水各要素（如水位、水温、水量等）的变化。

教具准备：多媒体课件教学方法：讲授法、图示法、启发联想法教学流程：（Ⅰ）回忆——使学生温故而知新：1、地下水均衡的概念：地下水均衡：某一时间段内某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况称作地下水均衡。

2、水均衡方程式：某一时段，某一地区各补给量与各消耗量的差值，等于均衡期始末水的储存量的变化量的关系式。

一般格式：补给量之和－消耗量之和＝变化量3、陆地上某一地区天然状态下的水均衡方程式：（X＋Y1＋W1＋Z1）－（Y2＋W2＋Z2）＝V＋m＋μ△h＋μ*△h′（Ⅱ）引入一、某一地区潜水均衡方程式的一般形式：【师】前面大家回忆了陆地上某一地区天然状态的水均衡方程式，研究范围较大，包括了地表水、包气带水、潜水与承压水，现在我们将范围缩小研究一下潜水的水量变化。

大家看图9－1（潜水均衡示意图），在均衡区范围内有两条河流，河中水的水位从白色三角下降到黑色三角，潜水水位发生了△h变化；我们假设是承压水通过其间的弱透水层给予潜水水量补给。

含水层弱透水层潜水位图9－1 潜水均衡示意图【提问】分析一下此图中潜水含水层的补给来源与排泄方式，写出潜水的水均衡方程式。

01542水文地质学基础试题库及参考答案第一章地球上的水及其循环一、名词解释：1．水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。

它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。

2．地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。

3．矿水：含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。

4．自然界的水循环：自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。

5．水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。

6．地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。

7．大循环：海洋与大陆之间的水分交换。

8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。

9．绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。

10．相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比。

11．饱和差：某一温度下，饱和水汽含量与绝对湿度之差。

12．露点：空气中水汽达到饱和时的气温。

13．蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。

14．降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。

14．径流：降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。

15．水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。

16．水系的流域：一个水系的全部集水区域。

17．分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连线。

18．流量：单位时间内通过河流某一断面的水量。

19．径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量。

20．径流模数：单位流域面积上平均产生的流量。

21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。

22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。

二、填空1．水文地质学是研究地下水的科学。

它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。

第九章地下水的动态与均衡地下水动态：groundwater regime地下水均衡：groundwater balance (budget)9．1 地下水动态与均衡的概念地下水动态––––在与环境相互作用下，含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化，称作地下水动态。

地下水均衡––––某一时段内，某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况称作地下水的均衡。

地下水要素之所以随时间发生变动，是含水层（含水系统）水量、盐量、热量、能量收支不平衡的结果。

例如，当含水层的补给水量大于其排泄水量时，储存水量增加，地下水位上升；反之，当补给量小于排泄量时，储存水量减少，水位下降。

研究目的意义：①为了合理利用地下水或有效防范其危害，必须掌握地下水动态。

②查清地下水的补给与排泄，阐明其资源条件，确定含水层之间以及含水层与地表水水体的关系。

目前：研究较多的是水位动态，水量均衡。

9．2 地下水动态1．形成机制：分析一次降雨对地下水位的影响：输入（降雨）脉冲信号含水层输出（水位升高）波信号滞后时间持续时间地下水位的升高过程表现为一个连续波形图形。

当相邻的两次或更多次降雨接近时，各次降雨引起的地下水抬升的波形便会相互迭加，当各个波峰某种程度迭加时，会迭加成更高的波峰，地下水位会出现一个峰值。

实际情况下往往是各个波形波峰与波谷迭加，削峰填谷，构成平缓的复杂波形。

对泉水流量的影响也类似。

间断性的降水，通过含水层的变化将转化为比较连续的地下水位的变化或泉流量的变化。

2．影响地下水动态的因素1）气象因素：①降水→含水层水量增加→水位抬升→水质变淡；②蒸发→潜水含水层水量减少→水位降低→水质变咸；③气象因素具有季节性的变化，地下水动态也具有季节性变化；④气候还存在多年的周期性变动，如周期为11年的太阳黑子影响丰水年与枯水年从而使地下水位呈现多年周期性变化。

在分析气象因素对潜水位的影响时，必须区分潜水位的真变化与伪变化。